不同加工方法對馬脂流變特性的影響

王文君+楊志國+張妍+阿迪拉·阿迪力+林敏+楊海燕

摘 要：采用旋轉流變儀的定溫變速和定速變溫兩種方法，對酶解、乙酯化、分子蒸餾、超臨界CO2萃取4 種加工工藝處理的馬脂進行流變特性的分析。結果表明：4 種工藝處理在0 ℃附近出現以相變為主的較大變化，酶解與超臨界CO2組、乙酯化與分子蒸餾組的斜率相近，說明不同加工方法馬脂中的脂肪酸組成存在一定相似性，且這種在組成上的差異最終導致了相變的溫度差異。

關鍵詞：馬脂；酶解；乙酯化；分子蒸餾；超臨界CO2萃取；流變特性

Effects of Different Processing Methods on the Rheological Properties of Horse Fat

WANG Wenjun1， YANG Zhiguo2， ZHANG Yan1， Adila·Adili1， LIN Min1， YANG Haiyan1，*

（1.College of Food Science and Pharmacy， Xinjiang Agricultural University， ?rümqi 830052， China；

2.Huocheng Junchi Livestock Co. Ltd.， Huocheng 835200， China）

Abstract： A rotational rheometer under two different conditions， fixed temperature and variable speed， and fixed speed and variable temperature， was used to analyze the rheological characteristics of horse fat processed by enzymatic hydrolysis， ethyl esterification， molecular distillation and supercritical CO2 extraction. The results showed that great changes mainly phase transition occurred at a temperature near 0 ℃ during the four processes. Similar slopes were observed between enzymatic hydrolysis and supercritical CO2 extraction groups， and between ethyl esterification and molecular distillation groups， implicating similarity in the fatty acid composition of horse fat produced by different processing methods. On the other hand， the difference in fatty acid composition led to the difference in phase transition temperature.

Key words： horse fat； enzymatic hydrolysis； ethyl esterification； molecular distillation； supercritical CO2 extraction； rheological property

DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.006

中圖分類號：TS221 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2016）04-0025-05

引文格式：

王文君， 楊志國， 張妍， 等. 不同加工方法對馬脂流變特性的影響[J]. 肉類研究， 2016， 30（4）： 25-29. DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.006. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

WANG Wenjun， YANG Zhiguo， ZHANG Yan， et al. Effects of different processing methods on the rheological properties of horse fat[J]. Meat Research， 2016， 30（4）： 25-29. （in Chinese with English abstract） DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.006. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

近幾年，熏馬肉和熏馬腸等馬肉產品[1-3]越來越受到人們的喜愛，產業化程度也在不斷提升，然而，在加工過程中剔除的大量馬脂肪的綜合利用問題則逐漸受到生產者及學者的關注。因為馬脂肪含有某些生物活性成分[4-7]，具有極好的藥用價值[8]及美白、易吸收效果[9]，亦可作為保健品和化妝品[10]的首選原料。酶解法[11]、乙酯化法[12]、分子蒸餾法[13-14]及超臨界CO2萃取法[15-16]在油脂加工方面的應用為馬脂產品的加工多樣性創造了更多的可能。但是加工后的油脂存在很大的穩定性問題[17-18]，而通過研究油脂的流變特

性[19-22]可以更好地了解油脂的組成成分及結構構成，為產品加工工藝優化、產品穩定性控制等提供幫助和參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

粗馬脂（馬鬃、馬內臟、皮下組織等產品加工中剔除的馬脂）、超臨界CO2萃取的馬脂 霍城駿馳畜牧有限公司；酶解法制備馬脂、乙酯化制備馬脂、分子蒸餾[11]

制備馬脂 實驗室自制。

中性蛋白酶（20 萬U/g） 南京龐博生物科技有限公司；液氮 烏魯木齊市良種站；無水乙醇 天津市致遠化學儀器有限公司；氫氧化鈉 天津市福晨化學試劑廠；CO2（99.99%） 霍城駿馳畜牧有限公司。

1.2 儀器與設備

76-1A數顯玻璃恒溫水浴攪拌裝置 江蘇金壇醫療器械廠；RE-85C旋轉蒸發器 鄭州長城科工貿有限公司；VKL-70分子蒸餾設備 德國VTA公司；HA420-40-96型超臨界萃取裝置（四萃二分CO2循環式） 海安

華安超臨界設備有限公司；MCR51 SN8089767流變儀

奧地利安東帕（中國）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 流變特性測定

根據樣品黏度特點，選用探頭型號為DG26.7-SN25968，測量槽型號為24288，探頭初始位置140 mm，測量位置1 mm，進樣量15 mL。測試方法：1）定溫變速：溫度梯度為25、20、15、10、5、0 ℃，轉速控制為0～600 r/min，記錄點50 個，10 s/個；2）定速變溫：因為低轉速表現出的黏度變化更靈敏，因此在考察溫度對于流體黏度影響的測試中，將轉速定為6 r/min，溫度變化區間-10～40 ℃，記錄點101 個，25 s/個。每組2 個平行。

1.3.2 數據處理

應用Rheoplus/32 V3軟件和Microsoft Excel軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 酶解法制備馬脂流變特性結果分析

2.1.1 酶解法制備馬脂定溫變速流變特性

Fig.1 Viscosity curves at fixed temperature and variable speed of horse fat processed by enzymatic hydrolysis

由圖1可知，溫度的影響在初始階段較大，之后隨溫度的升高，黏度值大小基本不變，黏度值下降至一定數值再無波動。隨著轉速不斷升高，黏度基本無太大變化，趨于一條水平直線；轉速在0～600 r/min，對流體黏度的影響不大，但是考慮到轉子在高轉速產生的剪切力也較大，極易破壞流體狀態，使測試結果不準確，故為減小誤差，提高數據的可靠性，將轉速定為6 r/min。

2.1.2 酶解法制備馬脂定速變溫流變特性

實驗存在3 種溫度的梯度關系，其中酶解2、3、4為10～

40 ℃，酶解5、6為0～40 ℃，酶解7、8為-10～40 ℃。

Fig.2 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by enzymatic hydrolysis

由圖2可知，在溫度區間為10～40 ℃時，在溫度下降至15.9 ℃以后開始出現第1個較為明顯的黏度上升趨勢，說明此時流體的狀態正在發生改變，但是就黏度大小而言，此時的改變仍不是關鍵。另外，通過觀察流體狀態可以看出，此溫度下的流體呈過渡狀態，且有上升趨勢，說明此溫度范圍內的流體狀態并不穩定，所以繼續設計實驗參數至更低溫度。當溫度低至0 ℃時，上升趨勢仍未結束，故繼續降溫至-10℃，且保持一段時間。結果發現，上升趨勢仍不減弱，但是流變儀內的流體已經變成了膏體或者是塊狀固體，此時黏度上升且未達平衡的原因可能是馬脂由液態轉向固態所致。因此，酶解馬脂的凝固點溫度在-1.05 ℃，在此溫度前，流體的狀態一直呈現乳液狀。

2.2 乙酯化法制備馬脂流變特性結果分析

2.2.1 乙酯化法制備馬脂低溫變速流變特性

Fig.3 Viscosity curves at fixed temperature and variable speed of horse fat processed by ethyl esterification

由圖3可知，溫度的影響在初始階段較大，隨著轉速不斷升高，黏度基本無太大變化，趨于一條直線，且黏度值下降至一定數值后再無波動。但在0 ℃時馬脂黏度值明顯高于另外5 個溫度，在轉速達到150 r/min后黏度下降趨勢再無明顯變化，基本呈一條直線。就總體趨勢而言，高轉速對流體整體的狀態影響較大，隨著轉子轉速增大導致剪切力變大，流體結構遭到較大改變，以至于黏度基本無變化，所以在考察溫度對于流體黏度影響的測試中，將轉速定為6 r/min，這樣流體出現細微狀態變化能更清晰地反映在曲線中。

2.2.2 乙酯化法制備馬脂定速變溫流變特性

Fig.4 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by ethyl esterification

由圖4可知，乙酯化后的馬脂在大于0 ℃時黏度變化出現了與酶解組明顯的不同趨勢，酶解法制備馬脂在溫度逐漸降至0 ℃時黏度一直處于上升趨勢，而乙酯化后的馬脂在這一過程中，流體狀態基本處于無上升的直線狀態，無任何明顯改變，直到溫度降至-0.04 ℃流體狀態開始呈現較大變化。兩次平行實驗結果及變化趨勢相同，即在相同的溫度下出現明顯的相態改變。但是兩次實驗的最終趨勢卻不同，具體原因分析如下：油脂受相變影響，黏度驟然升高，且凝固點出現以后，“結冰”現象導致轉子（探頭）與馬脂接觸中出現了不同程度的黏附，因而曲線呈現兩種不同末端走勢。

2.3 分子蒸餾法制備馬脂流變特性結果分析

2.3.1 分子蒸餾法制備馬脂定溫變速流變特性

Fig.5 Viscosity curves at fixed temperature and variable speed of horse fat processed by molecular distillation

由圖5可知，溫度的影響在初始階段較大，轉速在6 r/min后，黏度基本無太大變化，趨于一條水平直線。在0 ℃時的黏度變化同其他溫度不同，因為待系統降溫至0 ℃時，測量槽內的流體已經變成固體，啟動系統后，轉子與測量槽包括流體在內，三者緊緊黏在一起，無法測量，因此圖5中沒有0℃的曲線。另外，黏度值主要集中在10-2 Pa·s處，這與乙酯化處理馬脂的黏度值變化相近，推測兩種方法處理后馬脂主要脂肪酸組成相同。

2.3.2 分子蒸餾制備馬脂定速變溫流變特性

Fig.6 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by molecular distillation

由圖6可知，在3.5 ℃附近，分子蒸餾法制備馬脂的黏度值出現了較大上升趨勢，且兩組平行的趨勢出現不同的走勢。分析可知，在0 ℃停止的曲線，是由于流體變成了固態“結冰”，因此轉子無法轉動，導致記錄停止，這個現象同乙酯化處理極其相似。但變化點溫度卻比乙酯化處理的提前了4 ℃左右，說明兩種處理后的馬脂在分子組成上有較大差異。就總體4 種處理而言，分子蒸餾處理較其他3 種處理也是較為特殊的，因為另外3種方法處理后馬脂的變化點溫度相差甚微。

2.4 超臨界CO2萃取法制備馬脂流變特性結果分析

2.4.1 超臨界CO2萃取馬脂定溫變速流變特性

由圖7可知，曲線的變化趨勢與酶解、乙酯化、分子蒸餾處理的基本一致，即說明在0 ℃以上溫度變化對超臨界CO2處理馬脂黏度影響極小。另外發現，超臨界CO2處理馬脂的定溫變速測試黏度曲線與酶解的極其相似，由此可推測，兩種處理后馬脂中主要脂肪酸的組成比較相近。

2.4.2 超臨界CO2萃取馬脂定速變溫流變特性

Fig.8 Viscosity curves at fixed speed and variable temperature of horse fat processed by supercritical CO2 extraction

由圖8可知，在溫度處于35～40 ℃之間時，黏度基本無變化，隨著溫度的進一步降低，黏度開始逐漸升高，但升值幅度很小，黏度變化在10 Pa·s以內，直到在0 ℃附近出現較大增幅，且增幅大于10 Pa·s，平行實驗結果也出現了近似100%的重合率，說明本次實驗的結果可靠。再由觀察流體狀態可知，此時馬脂已經凝固，變為膏狀。

2.5 4 種工藝處理馬脂流變特性黏度測試對比

2.5.1 4 種工藝處理馬脂定溫變速黏度變化

由表1可知，酶解與超臨界CO2萃取的方程斜率相較接近，而乙酯化與分子蒸餾處理的方程斜率更接近，在一定程度上可以說明酶解與超臨界CO2處理的馬脂、乙酯化與分子蒸餾處理的馬脂在主要組成上存在較大的相似性。

2.5.2 4 種工藝處理馬脂定速變溫黏度變化

Fig.9 Comparison of viscosity at fixed temperature and variable speed of horse after produced by 4 different processing methods

由圖9可知，4 種馬脂在定速變溫處理時，黏度出現較大改變時的溫度節點分別為-0.8005、0.2054、

3.708 0、-0.3061 ℃，由此可推論，4 種處理后馬脂中主要組成還是有很大差距的，其中分子蒸餾處理組較其他組差異明顯。

3 結 論

通過對酶解法、乙酯化法、分子蒸餾法、超臨界CO2萃取法處理的馬脂進行流變特性的分析得出，4 種處理都在某個特殊溫度下出現了較明顯拐點，進一步對數據進行分析得到，酶解組與超臨界CO2組、乙酯化組與分子蒸餾組斜率相近，分別在拐點處表現出相近的黏度變化及溫度變化，說明雖然工藝方法上不盡相同，但得到的產物中所含脂肪酸組成及含量有一定的相似性，其中分子蒸餾組差異最顯著，說明了分子蒸餾富集不飽和脂肪酸的優勢。就乙酯化組與超臨界CO2組而言，兩種處理都沒有改變馬脂的分子構型，所以其流變性表現極其相似，但是從拐點溫度看，兩者之間的脂肪酸組成及成分差異還是很大的。綜上所述，不同的工藝處理對馬脂流變特性的影響主要體現在對脂肪酸分子結構的改變及不飽和脂肪酸的富集程度，兩者共同決定了加工后馬脂的流變特性。

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